Hoci je koncentrácia vápenatých iónov v organizme zanedbateľná voči koncentrácii vápnika vo viazanej forme, práve voľné vápenaté ióny Ca²⁺ sú mimoriadne dôležité pre rad fyziologických dejov. Vápenaté ióny ovplyvňujú zrážanlivosť krvi, lebo spolupôsobia pri premene fibrinogénu na fibrín. Vápenaté ióny sú dôležité na aktivovanie a potláčanie sekrécie mnohých hormónov (napr. inzulínu), ako aj mnohých enzýmov.

Vápenaté ióny Ca²⁺ ovplyvňujú nervovo-svalovú dráždivosť, podieľajú sa na svalovej kontrakcii, udržiavajú selektívnu priepustnosť membrán. Vo svalových pumpách sa nachádza vápniková pumpa. V nervovom vlákne sú myofibrily obalené sarkoplazmatickým retikulom (SR), sieťou vezikúl pospájaných membránou. Nervové impulzy menia koncentráciu vápenatých iónov v myofibrile tým, že membrána SR sa stáva priepustná pre vápenaté ióny. Koncentrácia vápenatých iónov v myofibrile sa zvyšuje približne na 10 mmol⋅dm⁻³, čo umožní svalový sťah. Po ukončení pôsobenia nervového impulzu sa membrána SR opäť stáva pre vápenaté ióny nepriepustná. Koncentrácia vápenatých iónov v SR je 10 mmol⋅dm⁻³. Vápniková pumpa odčerpáva vápenaté ióny späť do SR. Jej princíp je podobný sodíkovo-draslíkovej pumpe. Otočenie príslušnej ATPázy trvá 0,1 s. Energia uvoľnená z jednej molekuly ATP stačí na prenos dvoch vápenatých iónov. Vápenaté ióny majú dôležitú úlohu aj pri zrode človeka. Spermia po vniknutí do vajíčka vyvolá “kalciovú vlnu”, uvoľnenie vápenatých iónov z viazanej formy, čím aktivuje vajíčko k vývoju.

Koncentráciu vápenatých iónov v krvi regulujú dva antagonisticky pôsobiace hormóny. Parathormón zvyšuje hladinu vápenatých iónov v krvi demineralizáciou kostí a kalcitonín podporuje ukladanie vápnika v kostiach, znížením jeho koncentrácie v krvi.

Niektoré novšie práce z oblasti metabolizmu vápenatých iónov poukazujú na značné kolísanie vylučovania vápenatých iónov močom v priebehu roka. V lete bolo zistené až o 50 % vyššie vylučovania ako v zime. Čiastočne môže na vylučovanie vápenatých iónov močom vplývať zloženie stravy (zima, leto), ale aj intenzita slnečného žiarenia. Výskumy sa zamerali aj na vplyv horského slnka na vylučovanie vápenatých iónov. Zistilo sa, že ožarovanie horským slnkom nemá výrazný vplyv na metabolizmus vápenatých iónov.

Človek nedokáže zužitkovať celý obsah vápenatých iónov v potrave. Detský organizmus vstrebe 80 – 90 % celkového množstva prítomného v potrave, kým dospelý človek len asi 10 – 30 %. Ženy v menopauze absorbujú vápenaté ióny z tráveniny s nižšou účinnosťou ako 30 %. Aby sa mohli vápenaté ióny v tele vstrebať, musí byť príslušná vápenatá zlúčenina rozpustná. Napr. mak obsahuje 1,4 až 2 % vápnika. Pre túto vysokú koncentráciu vápnika, odporúčajú vegetariáni mak ako zdroj vápenatých iónov pre organizmus. Mak však nie je bohatým zdrojom vápenatých iónov pre organizmus, pretože je v ňom vápnik viazaný v nerozpustnom šťaveľane vápenatom. Mak síce má vysokú koncentráciu vápenatých iónov, ale pre organizmus je nevyužiteľný.

Pretože vápenaté zlúčeniny sú rozpustnejšie v kyslom prostredí, väčšina vápenatých iónov sa resorbuje v hornej časti tenkého čreva, kde je ešte kyslé prostredie zo žalúdka. Nedostatok kyseliny chlorovodíkovej v žalúdku obmedzuje absorpciu vápenatých iónov. Vápenaté ióny sa uvoľňujú lepšie z komplexu vápnika s kyselinou citrónovou a malónovou, ako z uhličitanu vápenatého.

Absorpciu vápnika možno znížiť účinkom fosforečnanov a šťaveľanov nachádzajúcich sa v rastlinnej potrave (šťaveľ, špenát, červená repa, obilniny). To je zrejme dôvod na tvrdenie, že vápnik je lepšie využiteľný zo živočíšnej (mlieko a mliečne výrobky), než z rastlinnej potravy. Avšak absorpcia vápnika z rastlinnej potravy obsahujúcej nízke koncentrácie šťaveľanov, napr. z kelu, sójových bôbov je podstatne väčšia. Nežiaduci účinok fosforečnanov a šťaveľanov prítomných v potrave sa dá znížiť, napr. ak pri príprave pokrmu zo špenátu použijeme mlieko, prítomné šťaveľany viažu vápnik z mlieka. V obilninách sa nachádza kyselina fytínová (kyselina inozitolhexafosforečná), ktorá tvorí s vápnikom nerozpustný fytát. Pretože kyseliny fytínová sa nachádza v obaloch obilninového zrna, využitie vápnika z celozrnnej múky je horšie ako z nízkovymieľanej bielej múky.

Ale ani absorpcia vápnika z mlieka nie je vždy rovnaká. Ľahšie sa absorbuje z mlieka, ktoré obsahuje laktózu, ako z mlieka obsahujúceho glukózu a galaktózu. Materské mlieko obsahuje 7 % laktózy, kozie 5,2 %, ovčie 4,9 % a kravské mlieko len 4,6 % laktózy. Jeden dm³ mlieka obsahuje až 1500 mg vápnika. Využiteľnosť vápnika z materského mlieka je 80 %.

Vstrebateľnosť vápnika sa znižuje aj tepelnou úpravou. Pasterizované mlieko má nižšiu vstrebateľnosť vápnika ako surové. Deti pijúce surové mlieko majú väčšiu pravdepodobnosť zdravého chrupu.

S potravinami, ktoré sú zdrojom vápnika, nekonzumujeme tuky, pretože ich metabolické produkty (kyseliny) vytvárajú s vápnikom nerozpustné a nevyužiteľné vápenaté mydlá. Na druhej strane však to, že vápnik viaže a tým detoxikuje voľné mastné a žlčové kyseliny v čreve, môže mať kladný účinok pri liečbe rakoviny.